CN114616065A - 电极切割仪器 - Google Patents

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Abstract

总体上提供了与切割电极(例如锂金属)和电极前体相关的系统和方法。电极或电极前体可以包括例如用于在电化学电池或电池中使用的例如锂金属电极或锂复合电极。

Description

电极切割仪器
相关申请
本申请根据35U.S.C.§119(e)要求于2019年11月7日提交的题为“ELECTRODECUTTING INSTRUMENT(电极切割仪器)”的美国临时申请No.62/932,475的优先权，出于所有目的，该美国临时申请的全部内容通过参引并入本文中。
技术领域
总体上描述了用于切割包括锂金属的电极和电极前体的系统和方法。
发明内容
总体上描述了用于切割包括锂金属的电极和电极前体的系统和方法。在一些情况下，本发明的主题涉及相关产品、特定问题的替代解决方案和/或一个或更多个系统和/或制品的多种不同的用途。
在一个方面中，描述了一种用于切割锂金属层的系统。该系统包括不对称刀片，该不对称刀片包括梢部、第一边缘和第二边缘，如刀片的横截面所示。该系统还包括第一夹层和第二夹层，其中，锂金属层定位在第一夹层与第二夹层之间。该系统还包括定位成邻近于第二夹层的基板。
在一个实施方式中，描述了一种电极前体。电极前体包括第一夹层、第二夹层、具有横截面的锂金属层以及邻近锂金属层的可选的保护层。第一夹层和第二夹层与锂金属层和/或可选的保护层处于共形接触。第一夹层和第二夹层围绕锂金属层和可选的保护层的横截面的周缘。
在另一实施方式中，提供了一种用于切割锂金属层的方法。该方法包括：将锂金属层定位在第一夹层与第二夹层之间；用刀片切割锂金属以形成具有横截面的切割锂金属件，其中，切割步骤不切割穿过第一夹层。该方法还包括将锂金属粘附至第一夹层和/或第二夹层，使得第一夹层和第二夹层围绕切割锂金属件的横截面的周缘。
在又一实施方式中，提供了一种用于切割锂金属的方法。该方法包括：将锂金属定位在第一夹层与第二夹层之间；用不对称刀片切割锂金属和第一夹层；以及将第一夹层粘附至锂金属。
当结合附图考虑时，根据本发明的各种非限制性实施方式的以下详细描述，本发明的其他优点和新颖特征将变得明显。在本说明书和通过参引而并入的文献包括相矛盾和/或不一致的公开内容的情况下，应当以本说明书为准。
附图说明
将参照附图通过示例的方式对本发明的非限制性实施方式进行描述，附图是示意性的并且不意在按比例绘制。在附图中，所图示的每个相同或几乎相同的部件通常由同一附图标记表示。为了清楚起见，在不需要图示就允许本领域普通技术人员理解本发明的情况下，并非每个部件在每个附图中都被标记，也不必示出本发明的每个实施方式的每个部件。在附图中：
图1A至图1G描绘了根据一组实施方式的用于切割锂金属的系统和过程；
图2A是根据一些实施方式的用于切割锂金属的不对称刀片的示意图；
图2B描绘了根据一些实施方式的用于切割锂金属的不对称刀片；
图2C描绘了根据一些实施方式的具有多于两个切割边缘的不对称刀片；
图2D至图2F描绘了根据一些实施方式的具有切割锂金属层的两个梢部的不对称刀片；
图3A至图3B图示了根据一些实施方式的用于切割穿过第一夹层的系统和方法；
图3C至图3D图示了根据一些实施方式的用于切割穿过第一夹层和保护层的系统和方法；
图4是根据一些实施方式的电极前体的示意图；
图5A至图5G示出了根据一组实施方式的用于使用可以是模具的一部分的两个不对称刀片来切割锂金属层的系统和过程；
图6A至图6C描绘了根据一些实施方式的具有释放层的电极组件；以及
图7是根据一组实施方式的包括用于切割锂金属层的不对称边缘的模具的摄影图像。
具体实施方式
总体上提供了与切割电极(例如，锂金属)和电极前体相关的系统和方法。电极或电极前体可以包括例如用于在电化学电池或电池中使用的例如锂金属电极或锂复合电极。
锂金属可以作为油中的固体混悬剂或作为箔进行商业购买。也可以使用各种技术比如气相沉积、真空沉积或分子束外延技术将锂金属沉积在基板上。为了符合其预期用途(例如，作为电化学电池、电池中的电极)所需的尺寸，锂可能需要切割。
然而，切割锂金属可能存在若干挑战。例如，锂金属是柔软且可延展的，使得当切割金属锂时，金属锂可能是粘性的并粘附至用于切割金属元素锂的切割仪器(例如，刀、刀片)。这在连续切割多个锂金属件时可能存在困难，因为在每次切割之间清洁刀片会减慢制备电极的过程，并且还可能使刀片变钝。某些现有的锂金属切割系统试图通过将锂金属定位在夹层之间使得刀片不直接接触刀片来规避这个问题。然而，即使在这样的现有系统中，锂仍可能不期望地粘附至夹层，使得随后难以从夹层中移除锂。
某些现有系统使用对称刀片切割锂金属。然而，如本文中所述，发明人已经认识到并意识到的是，使用不对称刀片可以提供优于使用对称刀片的某些现有系统的若干优点。例如，当与使用对称刀片相比时，不对称刀片可以提供更清洁的切割。更清洁的切割减少了切割后可能粘附至刀片或夹层的锂金属的量。另外，在与使用对称刀片相比时，由不对称刀片提供的更清洁的切割可以允许连续的更多次的重复切割，同时减少了所产生的锂金属废料的量。
在一些实施方式中，额外的优点在于，不对称刀片可以在不切割可能存在于锂金属层上方和/或下方的夹层(例如，下面所描述的第一夹层、第二夹层)的情况下切割锂金属层。以这种方式，可以在不对称刀片不与锂金属直接接触的情况下切割锂金属层。作为另一优点，不对称刀片可以使锂暂时粘附(例如，桩接(stake))至夹层，这提供了某些益处。例如，将切割的锂金属粘附至底部夹层(例如，第二夹层)可以有利地允许更容易地移除顶部夹层，同时留下粘附至底部夹层的切割的锂金属(例如，锂电极)。当与某些现有的锂金属系统相比时，该步骤可以有助于更容易的下游加工，如下面更详细描述的。
在一些实施方式中，不对称刀片可以构造成呈电极的形状的压铸件。当模具被向下压到定位在夹层(例如，顶部夹层)下方的锂金属层上时，锂金属层可以被切割成电极的形状，同时留下框架(即，锂金属没有切割成电极的部分)。当从切割的锂电极移除顶部夹层时，可以容易地移除切割的电极，同时将框架留在底部夹层上的适当位置。
图1中图示了用于切割锂金属层的系统。具体地，图1A描绘了系统100的、用于切割锂金属层的系统的在切割锂金属层之前的横截面。如该图中说明性示出的，锂金属层105定位在第一夹层120与第二夹层125之间。不对称刀片110定位在第一夹层上方并且可以沿着轴线140朝向基板130向下移动，轴线140由垂直于基板、穿过不对称刀片的梢部的线限定。锂金属层可以相对定位在上游，如由箭头142所示，并且在锂金属层被切割时在箭头144的位置方向上至少部分地定位在下游。
如图1B中说明性示出的，在一些实施方式中，不对称刀片可以被降低成使得该不对称刀片在不切割第一夹层120的情况下将锂金属层105挤压切割成两个锂金属件，即锂金属件105A和锂金属件105B，因为不对称刀片不直接接触锂金属。由于不对称刀片的不对称性，锂金属件105A和锂金属件105B可以具有带有不同斜度和/或不同角度的相邻侧部(即，通过切割锂金属层105所产生的两个相邻侧部)，如图中示意性图示的。在一些实施方式中，第一夹层120可以(例如，暂时地)粘附至第二夹层130，如图1B中说明性示出的。锂金属件105A和105B可以进一步向下游移动(例如，通过传送带)，并且锂金属105C可以随后被定位成被不对称刀片切割，如图1C至图1D中所图示的。然后，不对称刀片可以被降低以将锂金属105C切割成两个件，如图1E中说明性示出的。
如本文中所使用的，当层被称为在另一层“上”或与另一层“相邻”时，其可以直接在该层上或与该层相邻，或者也可以存在中间层。“直接在另一层上”、与另一层“直接相邻”、与另一层“接触”或与另一层“共形接触”的层意味着不存在中间层。同样，定位在两个层“之间”的层可以直接在两个层之间使得不存在中间层，或者可以存在中间层。
在进一步向下游移动之后，可以从切割的锂金属的至少一部分移除第一夹层120。例如，如图1F中说明性示出的，锂金属件105B已经移除了第一夹层120，使得第一夹层包围或围绕锂金属件105C但不包围或围绕锂金属件105B。一旦从锂金属件105B上移除了第一夹层，就可以从系统移除切割的锂金属件，如图1G中说明性示出的。
如上所述，可以提供不对称刀片来切割锂金属层，并且使用这种仪器可以提供如先前所描述的若干优点。现在参照图2A，不对称刀片110可包括梢部202、第一侧205和第二侧210。梢部可以由刀片的第一边缘212和刀片的第二边缘214的相交部形成，第一边缘212和第二边缘214可以与纵向轴线140形成角度，如刀片的横截面所示。如图中所图示的，纵向轴线140由穿过不对称刀片的梢部的线形成，并且该线垂直于基板130。在图2A中所示的该特定示例性实施方式中，纵向轴线140与第一侧205和第二侧210平行；然而，应当理解的是，其他构型也是可能的，如下面更详细描述的。
如图2A中所图示的，第一边缘212相对于纵向轴线140形成第一角度220。类似地，第二侧214相对于纵向轴线形成第二角度230。在一些实施方式中并且如图2A中所示，第一角度和第二角度不相等，使得刀片由于具有不同的角度而相对于第一边缘和第二边缘不对称(例如，如刀片的横截面所示)。
与某些现有系统的对称刀片相比，不对称刀片的特征在于具有以两个不同角度在刀片的梢部处结合的至少两个切割边缘(例如，第一边缘、第二边缘)。如上面在图1至图2中示出和描述的，不对称刀片的角度可以沿着穿过刀片的梢部并垂直于定位在梢部下方的基板的纵向轴线来限定。第一边缘可以具有在纵向轴线处形成的第一角度以及由第二边缘和纵向轴线限定的第二角度。第一角度和第二角度是不同的，以便在刀片中产生不对称，并且当刀片用在挤压切割(即，完全穿透层以产生两个单独件的切割)中时，切割件的边缘将具有反映不对称刀片的第一角度和第二角度的几何形状的两个不同的斜度，如图1B中所图示的。例如，当第一角度小于第二角度时，层(例如，锂金属层)中的所得切割将沿着利用第一边缘切割的层具有较陡的斜度，而层的利用第二边缘切割的部分将具有不太陡的斜度。在一些实施方式中，不对称刀片的不太陡的边缘(即，具有较大角度的边缘)可以导致锂金属切割层的内拐角粘附(例如，桩接)至夹层。也就是说，不对称刀片的不太陡的边缘除了将锂金属桩接至某个夹层(例如，第一夹层和/或第二夹层)之外还可以切割锂金属。不对称刀片可以使夹层定位在其自身与锂金属层之间，使得不对称刀片不与锂金属层直接接触。在一些实施方式中，不对称刀片可以将第一夹层连同锂金属层一起切割。该特征在制备用作用于电化学电池或电池的部件的锂电极时可能是有用的。例如，当第一夹层包括电池分隔件材料时，不对称刀片可以切割第一夹层和锂金属层，其中，切割的第一夹层可以用作定位成与切割的锂电极相邻的电池分隔件(例如，用于结合到电化学电池中)。
在一些实施方式中，使用不对称刀片形成电极前体材料。不对称刀片可以构造成切割锂金属层，同时使第一夹层不被不对称刀片切割。不对称刀片则可以通过在第一夹层、切割的锂金属层和第二夹层之间产生挤夹，使第一夹层和/或锂金属粘附至第二夹层。然后这种挤夹可以向下游移动并且重复切割过程，以产生电极前体材料。这种电极前体的示例在图4中示出并在下面进一步描述。
图2B描绘了根据一些实施方式的另一不对称刀片。在该图中，第一侧205和第二侧210是水平的，使得纵向轴线140不再与第一侧或第二侧平行。然而，如图中所图示的，纵向轴线140仍然如图2A中那样被限定为垂直于基板并且穿过不对称刀片的梢部。图2B图示了当不对称刀片是模具的一部分、即用于模切时可能特别有利的实施方式。
如本文中别处所提及的，在一些实施方式中，不对称刀片可以具有多于一个的梢部。现在参照图2C，不对称刀片具有两个梢部即第一梢部240和第二梢部242、第一侧244和第二侧246。除了第一边缘250和第二边缘252之外，不对称刀片还包括第三边缘254和第四边缘256。纵向轴线140限定第一角度260和第二角度262，而第二纵向轴线270限定第三角度264和第四角度266。在这样的实施方式中，可以将锂金属层切割成使得锂层的位于第一梢部240与第二梢部242之间的部分被切割成具有与第二边缘252和第三边缘254互补的切割边缘。在一些实施方式中，第二角度262和第四角度266是相同的，使得在第一梢部240与第二梢部242之间切割的锂金属的切割边缘具有相同的斜度。这些实施方式在模切中可能是有利的，如下面将更详细描述的。
在一些实施方式中，如上所述，不对称刀片可以包括多于两个的切割边缘。现在参照图2D，用于切割锂金属层的系统包括不对称刀片200，其中，不对称刀片包括两个梢部和四个边缘(即，每个梢部有两个边缘，如刀片的横截面所示)。锂金属层276定位成邻近于基板278并且位于第一夹层272与第二夹层274之间。如图2D至图2E中说明性示出的，不对称刀片可以沿着纵向轴线270降低，以切割锂金属层276。在包括具有两个梢部的不对称刀片的这种实施方式中，锂金属层可以被切割成多于两个的件，如图2E中说明性示出的，其中，锂金属层276被切割成锂金属件276A、锂金属件276B和锂金属件276C。
应当注意的是，锂金属件276B具有对应于不对称刀片200的角度和/或侧部(例如，第二边缘、第三边缘、第二角度、第三角度)的切割边缘，使得锂金属件276A和锂金属件276C的切割边缘(其由不在第一梢部与第二梢部之间的边缘切割)在与锂金属件276B的切割边缘(其由位于第一梢部与第二梢部之间的边缘切割)相比时在斜度上是不同的。在一些实施方式中，锂金属件276C是将不作为电极的一部分的件(例如，锂废料)并且可以向下游移动和/或从系统移除，如图2F中说明性描绘的。在一些实施方式中，锂金属件276B可以形成电化学电池的部件，例如作为锂电极。在一些实施方式中，锂金属件276A可以向下游前进并继续被不对称刀片切割。在一些实施方式中，不对称刀片可以将锂金属件276B桩接(即，以相对高的粘合亲和力粘附)或粘附至第二夹层。
在一些实施方式中，不对称刀片可以构造成使得其除了切割锂金属层之外还切割第一夹层。除了切割锂金属层之外还切割第一夹层留下了与切割的锂金属层相邻的第一夹层的切割层。当该切割的夹层是例如电池分隔件材料时，切割的夹层保持与锂金属电极相邻(例如，用于结合到电化学电池中)。现在参照图3A，不对称刀片310已经定位成使得第一角度314(例如，较小的角度)现在朝向上游位置342定位并且第二角度312(例如，较大的角度)现在朝向下游位置344定位。锂金属305定位在第一夹层320A与第二夹层330之间。在一些实施方式中，这种构型允许不对称刀片切割第一夹层。不对称刀片可以朝向基板340降低，并且可以将第一夹层320A切割成第一夹层件320B和第一夹层件320C。另外，锂金属层305可以被切割成锂金属件305A和锂金属件305B。如图3C和图3D中说明性示出的，可以与锂金属层305相邻(例如，直接相邻)地存在可选的保护层350。当不对称刀片朝向基板340降低时，该不对称刀片除了切割可选的保护层350从而形成保护层350A和保护层350B之外，还可以切割锂金属。
在一些实施方式中，可以形成电极前体。如图4中说明性示出的，可以由不对称刀片比如不对称刀片410形成信封状结构，由此第一夹层410可以共形地接触锂金属件405A、405B和405C，并且第一夹层也可以保持粘附至第二夹层420。第一夹层和第二夹层可以一起大致围绕或包封锂切割件。
在一些实施方式中，用于切割锂金属的系统包括至少两个不对称刀片。所述至少两个不对称刀片可以是共用模具的一部分。这种实施方式可以有利地制造下述锂金属切割件，该锂金属切割件例如围绕切割的锂金属的周缘具有相同的切割边缘(例如，具有相同斜度的边缘)。在一些实施方式中，这种构型可以促进锂金属粘附至夹层(例如，第一夹层、第二夹层)。例如，图5A至图5G描绘了用于切割锂金属层的系统500，该系统500包括两个不对称刀片。具体参照图5A，用于切割锂金属层的系统包括锂金属层505，该锂金属层505定位成邻近于基板530并位于第一夹层520与第二夹层525之间。箭头542标记系统的上游位置，而箭头544标记系统的下游位置。第一不对称刀片510包括第一刀片的具有对应第一角度513A的陡峭边缘512以及具有对应第二角度513B的不太陡峭的边缘。第一不对称刀片可以沿着纵向轴线540朝向基板530移动。第二不对称刀片511包括第二刀片的具有对应第三角度515A的陡峭边缘514以及具有对应第四角度515B的不太陡峭的边缘。不对称刀片511可以沿着纵向轴线541朝向基板移动。如图中说明性示出的，在一些实施方式中，第一角度513A和第三角度515A是相同的。在一些实施方式中，第二角度513B和第四角度515B是相同的。应当理解的是，图5A至图5G中所示的第一角度、第二角度、第三角度和/或第四角度可以具有如本文中针对这些角度所描述的任何合适的值和/或范围。第一不对称刀片可以定位成更靠近上游位置，而第二不对称刀片可以定位成更靠近下游位置。如图所示，这两个不对称刀片可以是相同的，但是一个刀片可以翻转，使得陡峭边缘彼此面对。也就是说，在图5A中，例如，第一刀片的陡峭边缘512面对第二刀片的陡峭边缘514。
如图5B中说明性示出的，第一不对称刀片510可以沿着垂直纵向轴线540朝向基板移动并且可以切割(例如挤压切割)锂金属层，从而将锂金属层切割成锂金属件505A和505B。然后，第二不对称刀片511可以沿着垂直纵向轴线541朝向基板移动并将锂金属件505A切割成锂金属件505C和505D，如图5C中说明性示出的。不对称刀片可以被提起，并且锂金属件(例如，505B、505C、505D)可以进一步向下游移动，如图5D中说明性示出的。替代性地，如果不对称刀片是共用模具的一部分，或者以其他方式彼此一体地连接，则它们可以同时朝向基板移动并且可以同时切割锂金属。
在一些实施方式中，可以从锂金属层(例如，一个或更多个锂金属件)移除第一夹层。现在参照图5E至图5F，可以从锂金属件505D和/或锂金属件505C移除第一夹层520。在一些实施方式中，锂金属件(例如，图5C至图5F中的锂金属件505D)可能不具有期望的几何形状(例如，并且可能被指定为废料锂)并且可能从系统移除。图5G中示出了移除的示例。在一些实施方式中，锂金属切割件可以例如围绕切割件的周缘具有相同的切割边缘(例如，具有相同陡度的边缘)。例如，在图5G中，切割的锂金属505C具有与图5A中的第一刀片的陡峭边缘512和第二刀片的陡峭边缘514相匹配的切割边缘。在一些实施方式中，锂切割件(例如，图5G中的锂金属件505C)可以用作电化学电池中的锂金属电极的一部分。
在一些实施方式中，电极组件或复合电极可以定位在第一夹层与第二夹层之间，并且本文中所述的不对称刀片不仅可以用于切割电活性材料层(例如，锂金属层)，而且可以切割作为堆叠组件的一部分的与电活性材料层邻近的任何层。如图6A的说明性实施方式中所示，电极组件610包括堆叠在一起以形成电极612(例如，锂电极、阳极、阴极)的若干层。例如，电极612可以通过可选地将一个或更多个释放层624定位或沉积在第二夹层125的表面上来形成，该第二夹层125在图中与基板130相邻。如下面更详细描述的，释放层用于随后将电极从基板释放，使得该电极不被结合到最终的电化学电池中。为了形成电极，诸如集电器626之类的电极部件可以邻近于释放层定位或沉积，并且释放层可以邻近于第二夹层125和/或基板定位。随后，电活性材料层628(例如，锂金属层)可以邻近于集电器626定位或沉积。在该实施方式中，电活性层的表面629可以邻近于第一夹层定位，而释放层624可以邻近于第二夹层和/或基板定位。在这种布置中，不对称刀片可以切割组件612，该组件612包括电活性层628(例如，锂金属层)。在一些实施方式中，第一夹层是电池分隔件材料，使得切割电活性层还导致切割至少第一夹层，从而产生可适用于电化学电池或电池的电极组件。应当理解的是，尽管在图6A中示出了释放层，但是在一些实施方式中，释放层可以不存在于堆叠组件中。
在形成电极组件610之后，可以通过使用释放层624将基板130从电极释放。释放层624可以与基板一起释放，使得释放层不是最终电极结构的一部分，或者释放层可以保留为最终电极结构的一部分。
通过定制释放层的化学和/或物理特性，可以改变释放层在基板的释放期间的定位。例如，如果期望释放层成为最终电极结构的一部分，则释放层可以被定制为相对于其对载体基板620的粘合亲和力具有对集电器626A更大的粘合亲和力。另一方面，如果期望释放层不是电极结构的一部分，则释放层可以被设计成相对于其对集电器626的粘合亲和力具有对基板130更大的粘合亲和力。在后一种情况下，当向载体基板620(和/或电极)施加剥离力时，释放层从集电器626释放并保留在基板130上。在一些实施方式中，第一夹层120可以在切割之前或之后从组件610移除。
在一些实施方式中，首先制造电极组件612，并且然后将电极组件612定位在第一夹层与第二夹层之间，以用本文中描述的不对称刀片切割。
在一些实施方式中，基板、释放层和集电器可以以卷的形式接纳。电活性层(例如，锂金属层)可以与任何可选的保护层一起沉积在集电器上。释放层、集电器、电活性层(例如，锂金属层)和可选的保护层然后可以从基板释放。在一些实施方式中，释放层保留在堆叠组件上(例如，保留在集电器上)；然而，在其他实施方式中，释放层保留在基板上。然后堆叠组件可以定位在第一夹层与第二夹层之间，并且可以使用本文中描述的切割系统或刀片进行切割。
在一些实施方式中，在制造电极之后但是在电极被结合到电化学电池中之前，基板130作为电极组件610的一部分与电极612保持完整。例如，电极组件610可以被包装并运送给制造商，然后制造商可以将电极612结合到电化学电池中。在这样的实施方式中，电极组件610可以被插入到气密和/或防潮包装中，以防止或抑制电极组件的一个或更多个部件的劣化和/或污染。允许基板保持附接至电极612可以便于电极的处理和运输。例如，基板可以相对厚并且具有相对高的刚度或硬度，这可以防止或抑制电极612在处理期间变形。在这样的实施方式中，可以在组装电化学电池之前、期间或之后由制造商移除载体基板。
尽管图6A示出了定位在基板620与集电器130之间的释放层624，但是在其他实施方式中，释放层可以定位在电极的其他部件之间。例如，释放层可以定位成邻近于电活性材料层628的表面629，并且基板可以定位在电活性材料层的相反侧(未示出)。在一些这样的实施方式中，可以通过首先将一个或更多个释放层定位在基板上来制造电极。然后，如果要包括任何保护层，则保护层可以定位在一个或更多个释放层上。例如，多层结构的每一层可以分别定位在释放层上，或者多层结构可以预先制造并一次定位在释放层上。然后可以将电活性材料层定位在多层结构上。(当然，如果电极中不包括保护层比如多层结构，则电活性材料层可以直接定位在释放层上。)之后，任何其他合适的层比如集电器可以定位在电活性材料层上。为了形成电极，载体基板可以经由释放层从保护层(或者在不使用保护层的情况下从电活性材料层)移除。释放层可以与电极一起保留，或者可以与载体基板一起释放。
在一些实施方式中，释放层具有允许电化学电池的两个部件彼此粘附的粘合功能。图6B和图6C所示的实施方式中示出了一个这样的示例。例如，如图6B中说明性示出的，第一电极部分612A可以包括一个或更多个释放层624A、集电器626A和电活性材料层628A(例如，锂金属层)。这种电极部分可以在例如使用上面结合图6A描述的方法从基板释放之后形成。类似地，第二电极部分612B可以包括释放层624B、集电器626B和电活性材料层628B。如上所述，附加层也可以分别沉积在电极部分612A和612B的表面629A和/或629B上。如图6B至图6C中所示，第一电极612A和612B都可以定位在两个夹层比如夹层120与夹层125之间并且还可以定位成邻近于基板比如基板130。
如图6B至图6C所示的实施方式中所示，定位在第一夹层120与第二夹层130之间的背对背电极组件613可以通过例如经由释放层624A和624B结合电极部分612A和612B来形成。电极部分可以是分开的、独立的单元或同一单元的一部分(例如，被翻折)。如图6C中所图示，释放层624A和624B彼此面对；然而，其他构型也是可能的。然后，整个组件613可以用不对称刀片切割。在一些实施方式中，不对称刀片可以切割第一夹层和/或第二夹层。在一些实施方式中，第一夹层可以从组件移除。
在一些实施方式中，不对称刀片可以沿着模具的一个或更多个切割边缘构造，以便模切锂金属层。图7中描绘了这种模具的非限制性示例。模切的使用可以有利地促进锂金属层的连续切割，其中，模具形成为锂电极的期望形状(例如周缘)，以例如在电化学电池或电池中使用。在这样的实施方式中，不对称刀片可以切割锂金属层，以提供内部部分(例如，锂电极)和外部部分(例如，框架)。在一些实施方式中，外部部分可以被丢弃(例如，锂废料)，而内部部分继续向下游行进和/或用作电化学电池或电池的部件。
如上面所提及的，不对称刀片可以用于切割锂金属层。不对称刀片可以包括梢部、第一边缘和第二边缘。第一边缘可以从刀片的梢部延伸第一角度。第一角度可以相对于从刀片的梢部垂直于基板的表面画出的纵向轴线来限定，如刀片的横截面所示。相对于纵向轴线限定的第一角度的示例可以在图1A中看到。在一些实施方式中，第一角度(例如，不对称刀片的较小角度)小于或等于25度(例如，15度)。例如，在一些实施方式中，第一角度小于或等于25度、小于或等于24度、小于或等于23度、小于或等于22度、小于或等于21度、小于或等于20度、小于或等于19度、小于或等于18度、小于或等于17度、小于或等于16度、小于或等于15度、小于或等于14度、小于或等于13度、小于或等于12度、小于或等于11度、小于或等于10度、小于或等于9度、小于或等于8度、小于或等于7度、小于或等于6度、小于或等于5度、小于或等于4度、小于或等于3度、小于或等于2度、小于或等于1度、或者0度。在一些实施方式中，第一角度大于或等于0度、大于或等于1度、大于或等于2度、大于或等于3度、大于或等于4度、大于或等于5度、大于或等于6度、大于或等于7度、大于或等于8度、大于或等于9度、大于或等于10度、大于或等于11度、大于或等于12度、大于或等于13度、大于或等于14度、大于或等于15度、大于或等于16度、大于或等于17度、大于或等于18度、大于或等于19度、大于或等于20度、大于或等于21度、大于或等于22度、大于或等于23度、大于或等于24度、或者大于或等于25度。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于0度且小于或等于25度)。其他范围也是可能的。
类似地，第二边缘可以具有相对于纵向轴线限定的第二角度，第二角度的示例在图1A中示出。在一些实施方式中，第二角度(例如，不对称刀片的较大角度)小于或等于70度(例如，55度)。在一些实施方式中，第二角度小于或等于70度、小于或等于65度、小于或等于60度、小于或等于55度、小于或等于50度、小于或等于45度、小于或等于40度、小于或等于35度、小于或等于30度、小于或等于25度、小于或等于20度、小于或等于15度、小于或等于10度、或者小于或等于5度。在一些实施方式中，第二角度大于或等于5度、大于或等于10度、大于或等于15度、大于或等于20度、大于或等于25度、大于或等于30度、大于或等于35度、大于或等于40度、大于或等于45度、大于或等于50度、大于或等于55度、大于或等于60度、大于或等于65度、或者大于或等于70度。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于30度且小于或等于70度)。其他范围也是可能的。
第一角度和第二角度可以由穿过刀片的梢部的纵向轴线分开。在一些实施方式中，第一角度和第二角度之和大于或等于50度并且/或者小于或等于75度(例如，55度)。在一些实施方式中，第一角度和第二角度之和大于或等于50度、大于或等于55度、大于或等于60度、大于或等于65度、大于或等于70度、或者大于或等于75度。在一些实施方式中，第一角度和第二角度之和小于或等于75度、小于或等于70度、小于或等于65度、小于或等于60度、小于或等于55度、或者小于或等于50度。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于55度且小于或等于70度)。其他范围也是可能的。
尽管在一些实施方式中，不对称刀片可以具有带有第一侧和第二侧的一个梢部，但是在其他实施方式中，存在额外的梢部(例如，第二梢部)。在一些情况下，不对称刀片可以包括两个或更多个梢部，其中，第二梢部具有第三侧和第四侧。图2C图示了具有多于一个的梢部的刀片。使用多于一个的梢部可以有利地提供下述构型：其中，层(例如，锂金属、第一夹层、第二夹层)可以比如在模切中从锂金属上的多个位置切割。
在不对称刀片或模具(该模具可以包括多于一个的不对称刀片)包括多于一个梢部的实施方式中，刀片或模具可以包括第三侧和第四侧以及第三角度和第四角度。在一些实施方式中，第三角度小于或等于25度、小于或等于24度、小于或等于23度、小于或等于22度、小于或等于21度、小于或等于20度、小于或等于19度、小于或等于18度、小于或等于17度、小于或等于16度、小于或等于15度、小于或等于14度、小于或等于13度、小于或等于12度、小于或等于11度、小于或等于10度、小于或等于9度、小于或等于8度、小于或等于7度、小于或等于6度、小于或等于5度、小于或等于4度、小于或等于3度、小于或等于2度、小于或等于1度、或者0度。在一些实施方式中，第三角度大于或等于0度、大于或等于1度、大于或等于2度、大于或等于3度、大于或等于4度、大于或等于5度、大于或等于6度、大于或等于7度、大于或等于8度、大于或等于9度、大于或等于10度、大于或等于11度、大于或等于12度、大于或等于13度、大于或等于14度、大于或等于15度、大于或等于16度、大于或等于17度、大于或等于18度、大于或等于19度、大于或等于20度、大于或等于21度、大于或等于22度、大于或等于23度、大于或等于24度、或者大于或等于25度。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于0度且小于或等于25度)。其他范围也是可能的。
在一些实施方式中，第四角度小于或等于70度、小于或等于65度、小于或等于60度、小于或等于55度、小于或等于50度、小于或等于45度、小于或等于40度、小于或等于35度、小于或等于30度、小于或等于25度、小于或等于20度、小于或等于15度、小于或等于10度、或者小于或等于5度。在一些实施方式中，第四角度大于或等于5度、大于或等于10度、大于或等于15度、大于或等于20度、大于或等于25度、大于或等于30度、大于或等于35度、大于或等于40度、大于或等于45度、大于或等于50度、大于或等于55度、大于或等于60度、大于或等于65度、或者大于或等于70度。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于30度且小于或等于70度)。其他范围也是可能的。
第三角度和第四角度可以由穿过第二梢部的纵向轴线分开。在一些实施方式中，第三角度和第四角度之和大于或等于50度且小于或等于75度(例如，55度)。在一些实施方式中，第一角度和第二角度之和大于或等于50度、大于或等于55度、大于或等于60度、大于或等于65度、大于或等于70度、或者大于或等于75度。在一些实施方式中，第三角度和第四角度之和小于或等于75度、小于或等于70度、小于或等于65度、小于或等于60度、小于或等于55度、或者小于或等于50度。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于55度且小于或等于70度)。其他范围也是可能的。
本文中描述的不对称刀片可以具有小于或等于1微米且大于或等于0.5nm的表面粗糙度，例如均方根(RMS)表面粗糙度。在一些实施方式中，层具有小于或等于1微米、小于或等于500nm、小于或等于100nm、小于或等于50nm、小于或等于25nm、小于或等于10nm、小于或等于5nm、小于或等于1nm、或者小于或等于0.5nm的RMS表面粗糙度。在一些实施方式中，不对称刀片具有大于或等于0.5nm、大于或等于1nm、大于或等于5nm、大于或等于10nm、大于或等于25nm、大于或等于50nm、大于或等于100nm、大于或等于500nm、或者大于或等于1微米的RMS表面粗糙度。上述范围的组合也是可能的(例如小于或等于1微米且大于或等于0.5nm)。其他范围也是可能的。
在一些实施方式中，不对称刀片用于切割锂金属(例如，锂金属层)。如上所述，锂金属可以作为浸在油中的固体或作为箔获得。也可以使用包括真空沉积或化学气相沉积的各种技术将锂金属沉积到表面上。本领域普通技术人员将能够选择合适的锂金属源。本文中描述的系统和方法可以适用于其他软金属，比如碱金属(例如，Li、Na、K、Cs等)。
锂金属的厚度可以根据例如电池中的电极所需的尺寸来选择，但是通常可以选择成足够厚以形成电极但足够薄以被不对称刀片切割。在一些实施方式中，锂金属层的厚度大于或等于0.5微米、大于或等于1微米、大于或等于5微米、大于或等于10微米、大于或等于15微米、大于或等于20微米、大于或等于25微米、大于或等于30微米、大于或等于40微米、大于或等于50微米、大于或等于60微米、大于或等于70微米、大于或等于80微米、大于或等于90微米、大于或等于100微米、大于或等于250微米、大于或等于500微米、或者大于或等于1000微米。在一些实施方式中，锂金属层的厚度小于或等于1000微米、小于或等于500微米、小于或等于250微米、小于或等于100微米、小于或等于90微米、小于或等于80微米、小于或等于70微米、小于或等于60微米、小于或等于50微米、小于或等于40微米、小于或等于30微米、小于或等于25微米、小于或等于20微米、小于或等于15微米、小于或等于10微米、小于或等于5微米、小于或等于1微米、或者小于或等于0.5微米。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于0.5微米且小于或等于20微米，大于或等于10微米且小于或等于50微米)。其他范围也是可能的。
在一些实施方式中，锂金属层具有小于1微米、小于500nm、小于约100nm、小于约50nm、小于25nm、小于10nm、小于5nm、小于1nm、或者小于0.5nm的低表面粗糙度，例如均方根(RMS)表面粗糙度。在一些实施方式中，通过控制锂金属层的真空沉积，可以获得光滑的锂金属层。锂金属层可以沉积在具有与期望的锂金属层相同或相似的RMS表面粗糙度的光滑表面(例如，光滑的集电器层)上。这些和其他方法可以制造比某些商业上可获得的箔光滑至少1.5倍、2倍、3倍、4倍、5倍或甚至10倍的锂金属层，从而产生基本均匀光滑的表面。
如上文和本文其他地方所提及的，在一些实施方式中，可以存在可选的保护层。该可选的保护层可以邻近于锂金属层。可选的保护层可以由能够作为下面的电极结构(例如，锂金属层)的保护层并且对电活性物质具有传导性的任何合适的材料制成。保护层也可以称为“单离子导电材料层”。在一些实施方式中，保护层是固体。在一些实施方式中，保护层包括非聚合材料或者可以基本上由非聚合材料形成。例如，保护层可以包括无机材料或者可以基本上由无机材料形成。根据特定的实施方式，保护层可以是电绝缘的或者导电的。在一些实施方式中，保护层是陶瓷、玻璃陶瓷或玻璃。用于保护层的其他合适材料可以包括但不限于氮化锂、硅酸锂、硼酸锂、铝酸锂、磷酸锂、锂磷氮氧化物、硅硫化锂、锗硫化锂、锂氧化物(例如，Li2O、LiO、LiO2、LiRO2，其中R是稀土金属)、锂镧氧化物、锂钛氧化物、锂硼硫化物、锂铝硫化物、锂磷硫化物及其组合。
保护层可以通过任何合适的方法比如溅射、电子束蒸镀、真空热蒸镀、激光烧蚀、化学气相沉积(CVD)、热蒸镀、等离子体增强化学真空沉积(PECVD)、激光增强化学气相沉积、气溶胶沉积和喷射气相沉积来沉积。所使用的技术可能取决于待沉积材料的类型、层的厚度等。
在一些实施方式中，包括一些孔隙的保护层可以用聚合物或其他材料处理，使得保护层的孔(例如，纳米孔)可以填充有聚合物。于2010年8月24日提交的作为美国公开No.2011/0177398所公布的题为“Electrochemical Cell(电化学电池)”的序列号为12/862,528的美国专利申请中对用于形成这样的结构的技术的示例进行了更详细的描述，出于所有目的，该美国专利申请的全部内容通过参引并入本文中。
另外地或替代性地，在一些实施方式中，保护层可以是对电活性物质具有传导性的聚合物层。合适的聚合物包括但不限于导电的离子传导聚合物和电绝缘的离子传导聚合物两者。可能的导电聚合物包括但不限于聚(乙炔)、聚(吡咯)、聚(噻吩)、聚(苯胺)、聚(芴)、聚萘、聚(对苯硫醚)和聚(对亚苯基亚乙烯基)。可能的电绝缘聚合物包括但不限于丙烯酸酯、聚环氧乙烷、硅酮和聚氯乙烯。本文中描述的用于释放层的聚合物也可以用于保护层。在一些这样的实施方式中，聚合物以非溶胀状态(例如，作为薄膜)存在，比如以其中包含聚合物的保护层通过陶瓷、玻璃或玻璃陶瓷层与电解质分离的构型存在。上述聚合物可以掺杂有离子传导盐，以提供或增强所需的离子传导性能。用于锂基电池的合适的盐包括例如LiSCN、LiBr、LiI、LiClO4、LiAsF6、LiSO3CF3、LiSO3CH3、LiBF4、LiB(Ph)4、LiPF6、LiC(SO2CF3)3和LiN(SO2CF3)2，然而对于其他化学物质可以使用其他盐。上述材料可以使用旋转浇铸、刮涂、闪蒸或任何其他合适的沉积技术来沉积。在一些实施方式中，保护层由本文中所列出的用于释放层的合适的聚合材料形成或者包括该合适的聚合材料，该合适的聚合材料可选地具有改变的分子量、交联密度和/或添加剂或其他成分的添加。在存在多于一个保护层的实施方式中，每个保护层可以各自独立地包括上述材料中的一种或更多种材料。
在一些实施方式中，保护层的厚度可以小于或等于5μm、小于或等于2μm、小于或等于1.5μm、小于或等于1.4μm、小于或等于1.3μm、小于或等于1.2μm、小于或等于1.1μm、小于或等于1μm、小于或等于0.9μm、小于或等于0.8μm、小于或等于0.7μm、小于或等于0.6μm、小于或等于0.5μm、小于或等于0.4μm、小于或等于0.3μm、小于或等于0.2μm、小于或等于0.1μm、小于或等于50nm、小于或等于30nm、或者任何其他合适的厚度。对应地，保护层的厚度可以大于或等于10nm、大于或等于30nm、大于或等于50nm、大于或等于0.1μm、大于或等于0.2μm、大于或等于0.3μm、大于或等于0.4μm、大于或等于0.6μm、大于或等于0.8μm、大于或等于1μm、大于或等于1.2μm、大于或等于1.4μm、大于或等于1.5μm、或者任何其他合适的厚度。上面的组合是可能的(例如，保护层的厚度可以小于或等于2μm且大于或等于0.1μm)。其他范围也是可能的。在存在多于一个保护层的实施方式中，每个保护层可以各自独立地具有在上述范围中的一个或更多个范围中的厚度。
在一些实施方式中，层(例如，保护层)的一部分和/或保护层的子层可以通过气溶胶沉积过程来沉积。气溶胶沉积过程在本领域中是已知的并且通常包括在表面上以相对高的速度沉积(例如，喷洒)颗粒(例如，无机颗粒、聚合物颗粒)。如本文中所述，气溶胶沉积通常导致多个颗粒中的至少一些颗粒的碰撞和/或弹性变形。在一些方面中，气溶胶沉积可以在足以导致多个颗粒中的至少一些颗粒与多个颗粒中的至少另一部分颗粒熔合的条件下(例如，利用速度)进行。例如，在一些实施方式中，多个颗粒以相对高的速度沉积在电活性材料(和/或设置在其上的任何子层)上，使得多个颗粒中的至少一部分颗粒熔合(例如，形成保护层的一部分和/或子层)。颗粒熔合所需的速度可能取决于以下因素：比如颗粒的材料成分、颗粒的尺寸、颗粒的杨氏弹性模量和/或颗粒或形成颗粒的材料的屈服强度。
在一些实施方式中，保护层的平均离子传导率(例如，锂离子传导率)为至少10-7S/cm、至少10-6S/cm、至少10-5S/cm、至少约10-4S/cm、至少10-3S/cm、至少10-2S/cm、至少10-1S/cm、至少1S/cm、或者至少10S/cm。平均离子传导率可以小于或等于20S/cm、小于或等于10S/cm、或者小于或等于1S/cm。传导率可以在室温(例如，25摄氏度)下测量。在存在多于一个保护层的实施方式中，每个保护层可以各自独立地具有在上述范围中的一个或更多个范围中的离子传导率。
尽管已经在附图中描述了单个保护层，但是也可以设想使用多个保护层或多层保护层的实施方式。可能的多层结构可以包括聚合物层和单离子传导层的布置，如在于2010年8月24日提交的作为美国公布No.2011/0177398所公布的题为“Electrochemical Cell(电化学电池)”的序列号为12/862,528的美国专利申请中更详细描述的，出于所有目的，该美国专利申请的全部内容通过参引并入本文中。例如，在一些实施方式中，多层保护层可以包括交替的单离子传导层和聚合物层。在Affinito等人于2006年4月6日提交的作为美国公布No.2007-0221265所公布的题为“Rechargeable Lithium/Water,Lithium/AirBatteries(可再充电的锂/水、锂/空气电池)”的美国专利申请No.11/400,781中也对可能的多层结构的其他示例和构型进行了更详细的描述，出于所有目的，该美国专利申请的全部内容通过参引并入本文中。
单层或多层保护层可以通过减少物质向电活性材料层的直接流动而用作优良的渗透屏障，因为这些物质具有通过层中的缺陷或开放空间而扩散的趋势。因此，可以减少枝晶形成、自放电和循环寿命的损失。保护层的另一优点包括结构的机械性能。例如，在聚合物层和无机层两者都存在的情况下，将聚合物层定位成邻近于无机传导层可以降低无机传导层破裂的趋势并且可以提高该结构的屏障性能。因此，与不具有中间聚合物层的结构相比，这些叠层对于由于在制造过程期间的处理而引起的应力更加坚固。另外，多层保护层还可以对在电池的放电和充电循环期间伴随着锂从电活性材料层中往返迁移而发生的体积变化具有增加的耐受性。
如上所述，一些实施方式包括夹层(例如，第一夹层、第二夹层)。夹层可以保护不对称刀片不与锂金属直接接触，从而用作防止过量锂在不对称刀片上积累的屏障。对于一些实施方式，可以设置多于一个的夹层；例如，可以设置两个夹层(例如顶部夹层、底部夹层)，由此，顶部夹层定位成邻近于锂金属层的顶部表面，并且底部夹层可以定位在锂金属层的底部表面上但是在基板上方。
在一些情况下，夹层(例如，第二夹层)可以通过不对称刀片粘附至锂金属，如本文中别处所述。也可以存在附加的夹层，例如第三夹层或第四夹层。将理解的是，用于描述夹层(例如，第一夹层、第二夹层)的任何特性也可以应用于附加的夹层。在一些实施方式中，第一夹层(例如顶部夹层)的厚度小于第二夹层(例如，底部夹层)的厚度可能是有利的。在这样的实施方式中，较薄的第一夹层可以便于切割锂金属层和/或第一夹层。然而，还应注意的是，在一些实施方式中，第一夹层(例如，顶部夹层)的厚度大于第二夹层(例如，底部夹层)的厚度可能是有利的。例如，在第一夹层包括电池分隔件材料的实施方式中，第一夹层的厚度可以大于第二夹层的厚度，以满足电池分隔件厚度的要求。基于本公开的教示，本领域普通技术人员将能够选择适合于特定应用、比如适合于切割用于电化学电池或电池的锂电极的夹层厚度。
在一些实施方式中，夹层(例如，第一夹层、第二夹层、顶部夹层、底部夹层)可以具有合适的厚度，以允许锂金属层被切割。例如，在一些实施方式中，第一夹层的厚度大于或等于5微米、大于或等于10微米、大于或等于25微米、大于或等于50微米、大于或等于75微米、大于或等于100微米、大于或等于150微米、大于或等于200微米、或者大于或等于250微米。在一些实施方式中，第一夹层的厚度小于或等于250微米、小于或等于200微米、小于或等于150微米、小于或等于100微米、小于或等于75微米、小于或等于50微米、小于或等于25微米、小于或等于10微米、或者小于或等于5微米。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于5微米且小于或等于250微米)。其他范围也是可能的。
在一些实施方式中，第二夹层可以具有大于或等于5微米、大于或等于10微米、大于或等于25微米、大于或等于50微米、大于或等于75微米、大于或等于100微米、大于或等于150微米、大于或等于200微米、或者大于或等于250微米的厚度。在一些实施方式中，第二夹层的厚度小于或等于250微米、小于或等于200微米、小于或等于150微米、小于或等于100微米、小于或等于75微米、小于或等于50微米、小于或等于25微米、小于或等于10微米、或者小于或等于5微米。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于5微米且小于或等于250微米)。其他范围也是可能的。
如上所述，在一些实施方式中，在两个夹层(例如，第一夹层、第二夹层)之间存在堆叠件或电极组件(例如，可选的保护层、锂金属层、集电器、释放层等)。在一些实施方式中，不对称刀片可以切割穿过堆叠件或电极组件，这可以有利地用于切割电池的预制电极。在一些实施方式中，定位在两个夹层之间的堆叠件和/或电极组件的厚度大于或等于0.5微米、大于或等于1微米、大于或等于5微米、大于或等于10微米、大于或等于15微米、大于或等于20微米、大于或等于25微米、大于或等于30微米、大于或等于40微米、大于或等于50微米、大于或等于60微米、大于或等于70微米、大于或等于80微米、大于或等于90微米、大于或等于100微米、大于或等于200微米、大于或等于250微米、大于或等于500微米、大于或等于750微米、或者大于或等于1000微米。在一些实施方式中，定位在两个夹层之间的堆叠件和/或电极组件的厚度小于或等于1000微米、小于或等于750微米、小于或等于500微米、小于或等于250微米、小于或等于100微米、小于或等于90微米、小于或等于80微米、小于或等于70微米、小于或等于60微米、小于或等于50微米、小于或等于40微米、小于或等于30微米、小于或等于25微米、小于或等于20微米、小于或等于15微米、或者小于或等于10微米。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于0.5微米且小于或等于20微米)。其他范围也是可能的。
在一些实施方式中，夹层(例如，第一夹层、第二夹层、顶部夹层、底部夹层)的厚度可以被选择为具有相对于锂金属层的厚度的比率。在一些实施方式中，夹层(例如，第一夹层、第二夹层、顶部夹层、底部夹层)的厚度与锂金属层的厚度的比率小于或等于10:1、小于或等于7:1、小于或等于5:1、小于或等于4:1、小于或等于3:1、小于或等于2:1、或者小于或等于1:1。在一些实施方式中，夹层(例如，第一夹层、第二夹层、顶部夹层、底部夹层)的厚度与锂金属层的厚度的比率大于或等于1:1、大于或等于2:1、大于或等于3:1、大于或等于4:1、大于或等于5:1、大于或等于7:1、或者大于或等于10:1。上述范围的组合是可能的(例如，大于或等于1:1且小于或等于5:1)。其他范围也是可能的。
在一些实施方式中，不对称刀片穿透锂金属层，以便挤压切割锂金属。在一些实施方式中，当不对称刀片切割锂金属层时，第一夹层可以接触(例如，轻轻接触)第二夹层。在一些实施方式中，第一夹层(例如，顶部夹层)在该过程期间不被切割，而锂金属被挤压切割。然而，在其他实施方式中，除了锂金属层被挤压切割之外，第一夹层也被切割。在一些实施方式中，不对称刀片相对于锂金属层和/或第一夹层的穿透深度可以有利地有助于确定第一夹层是否被切割。基于本文中描述的系统和方法，本领域技术人员将能够确定不对称刀片在切割穿过或不切割穿过第一夹层时的合适的穿透深度。
作为示例而非限制，不对称刀片可以穿透(例如，切割)第一夹层(例如，顶部夹层)大于或等于第一夹层厚度的5％、大于或等于第一夹层厚度的10％、大于或等于第一夹层厚度的20％、大于或等于第一夹层厚度的40％、大于或等于第一夹层厚度的60％、大于或等于第一夹层厚度的80％、大于或等于第一夹层厚度的90％、大于或等于第一夹层厚度的95％、大于或等于第一夹层厚度的99％、或者第一夹层厚度的100％。在一些实施方式中，不对称刀片可以穿透(例如，切割)第一夹层(例如，顶部夹层)小于或等于第一夹层厚度的100％、小于或等于第一夹层厚度的99％、小于或等于第一夹层厚度的95％、小于或等于第一夹层厚度的90％、小于或等于第一夹层厚度的80％、小于或等于第一夹层厚度的60％、小于或等于第一夹层厚度的40％、小于或等于第一夹层厚度的20％、小于或等于第一夹层厚度的10％、或者小于或等于第一夹层厚度的5％。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于第一夹层厚度的5％且小于或等于第一夹层厚度的80％)。其他范围是可能的。
在一些实施方式中，不对称刀片接触第二夹层(例如，底部夹层)或者可以在接触第二夹层之前停止，但是在切割过程期间不切割第二层。
夹层(例如，第一夹层、第二夹层、顶部夹层、底部夹层)可以包括聚合物。在一些实施方式中，聚合物包括聚乙烯、聚丙烯、
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聚(偏二氟乙烯)、聚砜、聚醚砜、
Figure BDA0003625294580000212
聚苯乙烯、PVOH、聚(醋酸乙烯酯)、聚(丙烯酸甲酯)、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚丙烯酰胺以及PET中的至少一者。其他聚合物是可能的，因为本公开并不局限于此。在存在多于一个夹层的实施方式中，每个夹层可以独立地包括上述聚合物中的一种或更多种聚合物。
在一些实施方式中，夹层(例如，第一夹层、第二夹层、顶部夹层、底部夹层)包括电池分隔件材料。换句话说，夹层可以由下述材料形成：该材料能够用作包含本文中描述的电极或电极前体结构的电化学电池中的电池分隔件。在一些这样的实施方式中，不对称刀片可以构造成除了切割锂金属层之外还切割第一夹层和第二夹层。这可以有利地提供电极堆叠件(即，包括锂金属和相邻的电池分隔件层的堆叠件，其在锂金属与电池分隔件层之间具有可选的中间层)，所述电极堆叠件可以在下游用作电化学电池和/或电池中的部件。
分隔件通常包括聚合材料(例如，暴露于电解质时溶胀或不溶胀的聚合材料)。在一些实施方式中，分隔件位于电解质与电极之间(例如，电解质与第一电极之间、电解质与第二电极之间、电解质与阳极之间、或者电解质与阴极之间)。
分隔件可以被构造成抑制(例如，防止)两个电极之间(例如，阳极与阴极之间、第一电极与第二电极之间)的物理接触，这种物理接触可能导致电化学电池的短路。分隔件可以被构造成基本上不导电，这可以抑制分隔件引起电化学电池短路的程度。在某些实施方式中，分隔件的全部或部分可以由体积电阻率为至少104欧姆-米、至少105欧姆-米、至少1010欧姆-米、至少1015欧姆-米、或者至少1020欧姆-米的材料形成。体积电阻率可以在室温(例如，25℃)下测量。
在一些实施方式中，分隔件可以是离子传导性的，而在其他实施方式中，分隔件是基本上非离子传导性的。在一些实施方式中，分隔件的平均离子传导率为至少10-7S/cm、至少10-6S/cm、至少10-5S/cm、至少10-4S/cm、至少10-2S/cm、或者至少10-1S/cm。在一些实施方式中，分隔件的平均离子传导率可以小于或等于1S/cm、小于或等于10-1S/cm、小于或等于10-2S/cm、小于或等于10-3S/cm、小于或等于10-4S/cm、小于或等于10-5S/cm、小于或等于10- 6S/cm、小于或等于10-7S/cm、或者小于或等于10-8S/cm。上述范围的组合也是可能的(例如，平均离子传导率为至少10-8S/cm且小于或等于10-1S/cm)。离子传导率的其他值也是可能的。
分隔件的平均离子传导率可以通过采用电导桥(即，阻抗测量电路)来测量分隔件在一系列增加的压力下的平均电阻率直到分隔件的平均电阻率随压力增加不变化来确定。该值被认为是分隔件的平均电阻率，并且其倒数被认为是分隔件的平均电导率。电导桥可以在1kHz下操作。可以通过能够向分隔件施加至少3吨/cm2的压力的定位在分隔件的相反侧上的两个铜柱以500kg/cm2的增量向分隔件施加压力。平均离子传导率可以在室温(例如，25℃)下测量。
在一些实施方式中，分隔件可以是固体。分隔件可以是足够多孔的，使得其允许电解质溶剂穿过该分隔件。在一些实施方式中，除了可以穿过分隔件的孔或留在分隔件的孔中的溶剂之外，分隔件基本上不包含溶剂(例如，分隔件可以与在其整个体积中包含溶剂的凝胶不同)。在其他实施方式中，分隔件可以呈凝胶的形式。
分隔件可以包括各种材料。分隔件可以包括一种或更多种聚合物(例如，其可以是聚合物，其可以由一种或更多种聚合物形成)，并且/或者可以包括无机材料(例如，其可以是无机的，其可以由一种或更多种无机材料形成)。合适的聚合分隔件材料的示例包括但不限于：聚烯烃(例如，聚乙烯、聚(丁烯-1)、聚(正戊烯-2)、聚丙烯、聚四氟乙烯)；聚胺(例如，聚(乙烯亚胺)和聚丙烯亚胺(PPI))；聚酰胺(例如，聚酰胺(尼龙)、聚(ε-己内酰胺(尼龙6)、聚(己二酰己二胺(尼龙66))；聚酰亚胺(例如，聚酰亚胺、聚腈和聚(均苯四甲酰亚胺-1,4-二苯醚)
Figure BDA0003625294580000221
Figure BDA0003625294580000222
)；聚醚醚酮(PEEK)；乙烯基聚合物(例如，聚丙烯酰胺、聚(2-乙烯基吡啶)、聚(N-乙烯基吡咯烷酮)、聚(甲基氰基丙烯酸酯)、聚(乙基氰基丙烯酸酯)、聚(丁基氰基丙烯酸酯)、聚(异丁基氰基丙烯酸酯)、聚(乙酸乙烯酯)、聚(乙烯醇)、聚(氯乙烯)、聚(氟乙烯)、聚(2-乙烯基吡啶)、乙烯基聚合物、聚氯三氟乙烯和聚(异己基氰基丙烯酸酯))；聚缩醛；聚酯(例如，聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚羟基丁酸酯)；聚醚(聚(环氧乙烷)(PEO)、聚(环氧丙烷)(PPO)、聚(四亚甲基环氧烷)(PTMO))；亚乙烯基聚合物(例如，聚异丁烯、聚(甲基苯乙烯)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚(偏二氯乙烯)和聚(偏二氟乙烯))；聚芳酰胺(例如，聚(亚氨基-1,3-亚苯基亚氨基间苯二甲酰基)和聚(亚氨基-1,4-亚苯基亚氨基对苯二甲酰基))；聚杂芳族化合物(例如，聚苯并咪唑(PBI)、聚苯并二唑(PBO)和聚苯并二噻唑(PBT))；聚杂环化合物(例如，聚吡咯)；聚氨酯；酚聚合物(例如，苯酚-甲醛)；聚炔烃(例如，聚乙炔)；聚二烯(例如，1,2-聚丁二烯、顺式-1,4-聚丁二烯或反式-1,4-聚丁二烯)；聚硅氧烷(例如，聚(二甲基硅氧烷)(PDMS)、聚(二乙基硅氧烷)(PDES)、聚二苯基硅氧烷(PDPS)和聚甲基苯基硅氧烷(PMPS))；以及无机聚合物(例如，聚磷腈、聚膦酸酯、聚硅烷、聚硅氮烷)。在一些实施方式中，聚合物可以选自聚(正戊烯-2)、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚酰胺(例如，聚酰胺(尼龙)、聚(ε-己内酰胺)(尼龙6)、聚己二酰己二胺(尼龙66))、聚酰亚胺(例如，聚腈和聚(均苯四甲酰亚胺-1,4-二苯醚)
Figure BDA0003625294580000231
Figure BDA0003625294580000232
)、聚醚醚酮(PEEK)及其组合。
在一些实施方式中，层(例如，第一夹层、第二夹层、顶部夹层、底部夹层)具有小于或等于1微米且大于或等于0.5nm的表面粗糙度，例如均方根(RMS)表面粗糙度。在一些实施方式中，层具有小于或等于1微米、小于或等于500nm、小于或等于100nm、小于或等于50nm、小于或等于25nm、小于或等于10nm、小于或等于5nm、小于或等于1nm、或者小于或等于0.5nm的RMS表面粗糙度。在一些实施方式中，层具有大于或等于0.5nm、大于或等于1nm、大于或等于5nm、大于或等于10nm、大于或等于25nm、大于或等于50nm、大于或等于100nm、大于或等于500nm、或者大于或等于1微米的RMS表面粗糙度。上述范围的组合也是可能的(例如，小于或等于1微米且大于或等于0.5nm)。其他范围也是可能的。
在一些实施方式中，夹层和/或释放层可以包括一种或更多种交联剂。交联剂是具有一个或多个反应性部分的分子，所述反应性部分被设计成以将在一种或更多种聚合物链之间形成交联键的方式与聚合物链上的官能团相互作用。可以使用于本文中所述的释放层和/或粘合促进剂的聚合物材料交联的交联剂的示例包括但不限于：聚酰胺-表氯醇(polycup 172)；醛类(例如，甲醛和脲醛)；二醛(例如，乙二醛戊二醛和羟基己二醛)；丙烯酸酯(例如，乙二醇二丙烯酸酯、二(乙二醇)二丙烯酸酯、四(乙二醇)二丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、二(乙二醇)二甲基丙烯酸酯、三(乙二醇)二甲基丙烯酸酯)；酰胺(例如，N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、N,N’-亚乙基双丙烯酰胺、N,N’-(1,2-二羟基乙烯)双丙烯酰胺、N-(1-羟基-2,2-二甲氧基乙基)丙烯酰胺)；硅烷(例如，甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、四甲氧基硅烷(TMOS)、四乙氧基硅烷(TEOS)、四丙氧基硅烷、甲基三(甲基乙基脱肟基)硅烷、甲基三(乙酰肟)硅烷、甲基三(甲基异丁基酮肟)硅烷、二甲基二(甲基乙基脱肟基)硅烷、三甲基(甲基乙基酮肟)硅烷、乙烯基三(甲基乙基酮肟)硅烷、甲基乙烯基二(甲基乙基酮肟)硅烷、甲基乙烯基二(环己酮肟)硅烷、乙烯基三(甲基异丁基酮肟)硅烷、甲基三乙酰氧基硅烷、四乙酰氧基硅烷和苯基三(甲基乙基酮肟)硅烷)；二乙烯基苯；三聚氰胺；碳酸锆铵；二环己基碳二亚胺/二甲基氨基吡啶(DCC/DMAP)；2-氯吡啶鎓离子；1-羟基环己基苯基酮；苯乙酮二甲基缩酮；苯甲酰基甲基醚；芳基三氟丁醚；苯并环丁烯；酚醛树脂(例如，苯酚与甲醛和低级醇例如甲醇、乙醇、丁醇和异丁醇的缩合物)、环氧化物；三聚氰胺树脂(例如，三聚氰胺与甲醛和低级醇例如甲醇、乙醇、丁醇和异丁醇的缩合物)；聚异氰酸酯；二醛；以及本领域普通技术人员已知的其他交联剂。
在包括交联的聚合材料和交联剂的实施方式中，聚合材料与交联剂的重量比可以因各种原因而变化，这些原因包括但不限于聚合物的官能团含量、其分子量、交联剂的反应性和官能度、所需的交联速率、聚合材料所需的刚度/硬度以及交联反应可能发生的温度。聚合材料与交联剂之间的重量比的范围的非限制性示例包括从100:1至50:1、从20:1至1:1、从10:1至2:1以及从8:1至4:1。
本文中所述的两个层之间比如锂金属层与夹层(例如，第一夹层、第二夹层)之间、保护层与夹层(例如，第一夹层、第二夹层)之间、集电器与夹层(例如，第一夹层、第二夹层)之间、以及/或者夹层与基板之间的粘合强度可以根据需要定制。为了确定两个层之间的相对粘合强度，可以进行胶带测试。简而言之，胶带测试利用压敏胶带定性地评估第一层(例如，夹层)与第二层(例如，锂金属层)之间的粘合性。在这种测试中，可以通过第一层到第二层进行X切割。可以在切割区域上施加压敏胶带并将其移除。如果第一层停留在第二层上，则粘合性良好。如果第一层与胶带条一起剥离，则粘合性差。胶带测试可以根据标准ASTMD3359-02执行。在一些实施方式中，第一层(例如，夹层)与第二层(例如，锂金属层、集电器、保护层、基板)之间的粘合强度通过了根据标准ASTM D3359-02的胶带测试，这意味着在测试期间第二层不会与第一层分层。在一些实施方式中，胶带测试在两个层已经被包括在已经循环了至少5次、至少10次、至少15次、至少20次、至少50次、或者至少100次的电池比如锂离子电池或本文中所述的任何其他合适的电池中之后执行，并且这两个层在被从电池移除之后通过了胶带测试(例如，在测试期间第一层不会与第二层分层)。
剥离测试可以包括使用拉伸测试装置或其他合适的装置测量从第二层(例如，锂金属层)的单位面积表面上移除第一层(例如，夹层)所需的粘合度或力，其可以以N/m来测量。这样的实验可以可选地在溶剂(例如，电解质)或其他组分的存在下进行，以确定溶剂和/或组分对粘合的影响。
在一些实施方式中，两个层(例如，诸如夹层的第一层与诸如锂金属层、保护层、集电器、基板的第二层)之间的粘合强度可以在例如100N/m至2000N/m之间的范围内。在一些实施方式中，粘合强度可以为至少50N/m、至少100N/m、至少200N/m、至少350N/m、至少500N/m、至少700N/m、至少900N/m、至少1000N/m、至少1200N/m、至少1400N/m、至少1600N/m、或至少1800N/m。在一些实施方式中，粘合强度可以小于或等于2000N/m、小于或等于1500N/m、小于或等于1000N/m、小于或等于900N/m、小于或等于700N/m、小于或等于500N/m、小于或等于350N/m、小于或等于200N/m、小于或等于100N/m、或者小于或等于50N/m。上述范围的组合也是可能的(例如，至少100N/m且小于或等于700N/m)。其他粘合强度也是可能的。
在一些实施方式中，锂金属层可以使用物理气相沉积、溅射、化学沉积、电化学沉积、热蒸镀、喷射气相沉积、激光烧蚀或任何其他合适的方法来沉积。在替代性实施方式中，通过将锂金属层结合至保护层，锂金属层沉积在保护层上。在这样的实施方式中，可以在结合锂金属层之前在保护层上沉积临时结合层，或者锂金属层可以直接结合至保护层。在一些实施方式中，临时结合层在电化学电池中的电极结构的后续循环中可以与锂金属层形成合金。例如，在一些实施方式中，可以使用银和/或能够与锂形成合金的其他金属。在保护层已经形成或沉积的实施方式中，可能不需要在锂金属层的暴露表面上保持低表面粗糙度。然而，也可以设想控制锂金属层的表面粗糙度的实施方式。
在存在释放层的一些实施方式中，释放层的厚度可以在大于或等于0.001微米与小于或等于50微米之间。在一些实施方式中，释放层的厚度大于或等于0.001微米、大于或等于1微米、大于或等于2微米、大于或等于3微米、大于或等于5微米、大于或等于10微米、大于或等于20微米、或者大于或等于50微米。在一些实施方式中，释放层的厚度小于或等于50微米、小于或等于20微米、小于或等于10微米、小于或等于5微米、小于或等于3微米、小于或等于2微米、小于或等于1微米、或者小于或等于0.001微米。上述范围的组合是可能的(例如，大于或等于2微米且小于或等于20微米)。其他范围也是可能的。在存在多于一个释放层的实施方式中，每个释放层可以独立地具有在上述范围中的一个或更多个范围中的厚度。
在一些实施方式中，释放层包括可交联聚合物。可交联聚合物的非限制性示例包括：聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯基吡啶基、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙酸乙烯酯、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、乙丙橡胶(EPDM)、EPR、氯化聚乙烯(CPE)、乙烯双丙烯酰胺(EBA)、丙烯酸酯(例如丙烯酸烷基酯、丙烯酸乙二醇酯、聚乙二醇丙烯酸酯、乙烯丙烯酸乙酯(EEA))、氢化丁腈橡胶(HNBR)、天然橡胶、丁腈橡胶(NBR)、某些含氟聚合物、硅橡胶、聚异戊二烯、乙烯乙酸乙烯酯(EVA)、氯磺酰橡胶、氟化聚(亚芳基醚)(FPAE)、聚醚酮、聚砜、聚醚酰亚胺、双环氧化合物、二异氰酸酯、二异硫氰酸酯、甲醛树脂、氨基树脂、聚氨酯、不饱和聚醚、聚乙二醇乙烯基醚、聚乙二醇二乙烯基醚、其共聚物、以及在授予普通受让人的Ying等人的美国专利No.6,183.901中描述的用于分隔件层的保护涂层的聚合物。在存在多于一个释放层的实施方式中，每个释放层可以独立地包括上述聚合物中的一种或更多种聚合物。
如上所述，锂金属可以粘附(即，桩接)至夹层。粘合程度、例如粘合强度可以根据所需的粘合程度而变化并且具有本文中所述的一个或更多个范围。在一些实施方式中，不对称刀片可以构造成有利地将夹层桩接(即，以相对高的粘合亲和力粘附)至锂金属。作为示例而非限制，不对称刀片既可以切割锂金属切割件又可以将锂金属切割件桩接(例如，相对牢固地粘附)至第二夹层(例如，底部夹层)，同时便于将第一夹层(例如，顶部夹层)从切割的锂金属相对容易地移除。换句话说，第一夹层(例如，顶部夹层)与电极部件(例如，锂金属层、可选的保护层)的粘合强度可以小于第二夹层(例如，底部夹层)与电极部件(例如，锂金属层、集电器)的粘合强度。在一些实施方式中，将锂金属桩接或粘附至第二夹层可以允许移除第一夹层，同时锂金属保持桩接(即，以相对高的粘合亲和力粘附)至第二夹层。在一些实施方式中，不对称刀片可以将锂金属桩接(即，以相对高的粘合亲和力粘附)至第一夹层和第二夹层。仍然在一些实施方式中，不对称层可以在不粘附第一夹层和第二夹层的情况下切割锂金属。在一些实施方式中，可以通过为夹层选择合适的材料和/或选择不对称刀片的边缘的合适角度来控制层之间的桩接或粘合程度。粘合强度的测量在本文别处进行描述。
如本文中所述，在一些实施方式中，不对称刀片的角度可以至少部分地确定锂金属层是否粘附至夹层(例如，第二(例如，底部)夹层)。如上所述，如果第一侧或第一边缘的第一角度大于第二侧或第二边缘的第二角度(例如，不太陡)，则锂金属层的通过第一侧切割的切割边缘将相对不太陡，而锂金属层的通过第二侧切割的切割边缘将相对较陡。在一些实施方式中，锂金属层(例如，锂金属件)的不太陡的切割边缘将粘附或桩接(即，以相对高的粘合亲和力粘附)至第二(例如，底部)夹层(即，将对第二夹层具有相对高的粘合亲和力)。同时，锂金属层的更陡的切割边缘以相对低的粘合亲和力粘附至第一(例如，顶部)夹层，这可以有利地促进第一夹层相对于第二夹层的容易移除。在一些实施方式中，刀片的布置可以翻转，使得在期望使第一夹层粘附至锂金属(或锂金属上的保护层)的情况下，切割的锂金属层被桩接至第一(例如，顶部)夹层(即，将对第二(例如，底部)夹层具有相对较高的粘合亲和力)和/或可以对第一(例如，顶部)夹层具有相对较高的粘合亲和力。
在一些实施方式中，可以从锂金属(例如，在桩接至第二夹层之后的锂金属切割件)移除第一夹层。第一夹层的移除可以通过任何合适的方法、包括通过使用真空来完成。在一些情况下，锂切割件可以在被切割并向下游移动之后并且在第一夹层已经从锂切割件上移除之后被移除。可以使用真空设备或任何其他合适的方法以将锂金属从第二夹层移除来完成锂切割件的移除。
尽管本文已经描述并说明了本发明的若干实施方式，但是本领域普通技术人员将容易地想到用于执行功能和/或获得本文中所描述的结果和/或优点中的一个或更多个优点的各种其他方法和/或结构，并且这样的变型和/或修改中的每个变型和/或修改被认为在本发明的范围内。更一般地，本领域技术人员将容易地理解，本文中描述的所有参数、尺寸、材料和构型均是示例性的，并且实际参数、尺寸、材料和/或构型将取决于使用本发明的教示的特定应用或多个特定应用。本领域技术人员将认识到或能够仅使用常规实验确定本文中所述的本发明的特定实施方式的许多等同方案。因此，应当理解的是，前述实施方式仅作为示例呈现，并且在所附权利要求及其等同物的范围内，本发明可以以不同于具体描述和所要求保护的方式实施。本发明涉及本文中所描述的每个单独的特征、系统、制品、材料和/或方法。另外，如果这样的特征、系统、制品、材料和/或方法不相互矛盾，则两个或更多个这样的特征、系统、制品、材料和/或方法的任意组合包括在本发明的范围内。
除非明确指出相反的意思，否则如本文在说明书和权利要求书中使用的不定冠词“一”和“一个”应当被理解成意指“至少一个”。
如本文在说明书和权利要求书中使用的短语“和/或”应当被理解成意指如此结合的元素——即，在一些情况下以结合的方式存在而在其他情况下以分离的方式存在的元素——中的“任一者或两者”。除非明确指出相反的意思，否则可以可选地存在除了由“和/或”子句明确标识的元素之外的其他元素，无论其与具体标识的那些元素相关或不相关。因此，作为非限制性示例，当与诸如“包括”的开放式语言结合使用时，对“A和/或B”的引用在一个实施方式中可以指代有A而没有B(可选地包括除B之外的元素)；在另一实施方式中可以指代有B而没有A(可选地包括除A之外的元素)；在又一实施方式中可以指代具有A和B两者(可选地包括其他元素)；等。
如本文在说明书和权利要求中使用的，“或”应当被理解为具有与如上所限定的“和/或”相同的含义。例如，当分离列表中的项目时，“或”或者“和/或”应当被理解为是包括性的，即包括多个元素或元素列表中的至少一个，但也包括其中的多于一个，并且可选地包括另外的未列举项目。仅明确指出相反的术语，比如“仅其中之一”或“恰好其中之一”或当在权利要求中使用时“由……组成”，是指包含多个元素或元素列表中的恰好一个元素。一般而言，本文中使用的术语“或”在排他性术语比如“任一”、“之一”、“仅其中之一”或“恰好其中之一”前面时，仅应解释为指示排他性替代方案(即，“一个或另一个，但不是两者”)。当在权利要求中使用时，“基本上由……组成”应具有其在专利法领域中所使用的普通含义。
如本文在说明书和权利要求中所使用的，涉及一个或更多个元素的列表的短语“至少一个”应当被理解为意指从元素列表中的任一个或更多个元素中选择的至少一个元素，但并不一定包括元素列表内具体列出的每个或各个元素中的至少一个，并且不排除元素列表中的元素的任何组合。该定义还允许可以可选地存在除了短语“至少一个”所指代的元素列表内具体标识的元素之外的元素，而无论其与具体标识的那些元素相关或不相关。因此，作为非限制性示例，“A和B中的至少一个”(或等效地，“A或B中的至少一个”，或等效地“A和/或B中的至少一个”)在一个实施方式中可以指代存在至少一个A、可选地包括多于一个的A而不存在B(并且可选地包括除B以外的元素)；在另一实施方式中可以指代存在至少一个B、可选地包括多于一个的B而不存在A(并且可选地包括除A以外的元素)；在又一实施方式中可以指代至少一个A、可选地包括多于一个的A以及至少一个B、可选地包括多于一个的B(并且可选地包括其他元素)；等。
一些实施方式可以体现为已经描述了其各种示例的方法。作为方法的一部分执行的动作可以以任何合适的方式排序。因此，可以构建以不同于所示的顺序来执行动作的实施方式，其可以包括与所描述的不同(例如，更多或更少)的动作，以及/或者可以涉及同时执行一些动作，即使这些动作在上面具体描述的实施方式中被示为按顺序执行。
在权利要求中使用序数术语比如“第一”、“第二”、“第三”等来修饰权利要求元素本身并不意味着一个权利要求元素相比于另一权利要求元素的任何优先权、优先级或顺序，或者并不意味着被执行的方法的各动作的时序，而是仅被用作将具有特定名称的一个权利要求元素与具有相同名称(除了所使用的序数术语以外的相同名称)的另一权利要求元素进行区分，从而区分权利要求元素。
在权利要求中以及在以上说明书中，所有过渡性短语比如“包含”、“包括”、“带有”、“具有”、“含有”、“涉及”、“持有”等均被理解为开放式的，即意指包括但不限于。如美国专利局专利审查程序手册第2111.03节中所述，仅过渡短语“由……组成”和“基本上由……组成”应当分别是封闭式或半封闭式的过渡短语。

Claims (31)

1.一种用于切割锂金属层的系统，所述系统包括：
不对称刀片，所述不对称刀片包括梢部、第一边缘和第二边缘，如所述刀片的横截面所示；
第一夹层；
第二夹层，其中，所述锂金属层定位在所述第一夹层与所述第二夹层之间；以及
基板，所述基板定位成邻近于所述第二夹层。
2.一种电极前体，包括：
第一夹层；
第二夹层；
锂金属层，所述锂金属层具有横截面；以及
可选的保护层，所述可选的保护层邻近所述锂金属层，
其中，所述第一夹层和所述第二夹层与所述锂金属层和/或所述可选的保护层处于共形接触，并且其中，所述第一夹层和所述第二夹层围绕所述锂金属层和所述可选的保护层的横截面的周缘。
3.一种用于切割锂金属的方法，所述方法包括：
将所述锂金属的层定位在第一夹层与第二夹层之间，
用刀片切割所述锂金属，以形成具有横截面的切割锂金属件，其中，切割步骤不切割穿过所述第一夹层，以及
使所述锂金属粘附至所述第一夹层和/或所述第二夹层，使得所述第一夹层和所述第二夹层围绕所述切割锂金属件的横截面的周缘。
4.一种用于切割锂金属的方法，所述方法包括：
将所述锂金属定位在第一夹层与第二夹层之间；
用不对称刀片切割所述锂金属和所述第一夹层；以及
使所述第一夹层粘附至所述锂金属。
5.根据任一前述权利要求所述的系统或方法，其中，所述不对称刀片具有垂直于所述基板的纵向轴线，所述纵向轴线穿过所述刀片的梢部，如所述刀片的横截面所示，并且其中，在所述第一边缘与所述纵向轴线之间形成第一角度。
6.根据任一前述权利要求所述的系统或方法，其中，所述不对称刀片具有垂直于所述基板的纵向轴线，所述纵向轴线穿过所述刀片的梢部，如所述刀片的横截面所示，并且其中，在所述第二边缘与所述纵向轴线之间形成第二角度。
7.根据任一前述权利要求所述的系统或方法，其中，所述第一角度小于或等于25度。
8.根据任一前述权利要求所述的系统或方法，其中，所述第二角度小于或等于70度。
9.根据任一前述权利要求所述的系统或方法，其中，所述第一角度和所述第二角度之和大于或等于50且小于或等于75。
10.根据任一前述权利要求所述的系统或方法，其中，所述锂金属的厚度大于或等于25微米。
11.根据任一前述权利要求所述的系统或方法，其中，所述第一夹层的厚度小于或等于250微米。
12.根据任一前述权利要求所述的系统或方法，其中，所述第一夹层的厚度大于或等于0.5微米。
13.根据任一前述权利要求所述的系统或方法，其中，所述第二夹层的厚度小于或等于250微米。
14.根据任一前述权利要求所述的系统或方法，其中，所述第二夹层的厚度大于或等于0.5微米。
15.根据任一前述权利要求所述的系统或方法，其中，所述第一夹层包括聚合物。
16.根据任一前述权利要求所述的系统或方法，其中，所述聚合物包括聚乙烯、聚丙烯、
Figure FDA0003625294570000031
聚(偏二氟乙烯)、聚砜、聚醚砜、
Figure FDA0003625294570000032
聚苯乙烯、PVOH、聚(醋酸乙烯酯)、聚(丙烯酸甲酯)、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚丙烯酰胺和/或PET中的至少一者。
17.根据任一前述权利要求所述的系统或方法，其中，所述第二夹层包括聚合物。
18.根据任一前述权利要求所述的系统或方法，其中，所述第一夹层包括表面光洁度。
19.根据任一前述权利要求所述的系统或方法，其中，所述第二夹层包括表面光洁度。
20.根据任一前述权利要求所述的系统或方法，其中，用于切割锂金属层的所述系统还包括第二不对称刀片。
21.根据任一前述权利要求所述的系统或方法，其中，所述不对称刀片构造成提供超声处理。
22.根据任一前述权利要求所述的系统或方法，还包括附加层。
23.根据任一前述权利要求所述的系统或方法，其中，所述附加层包括释放层。
24.根据任一前述权利要求所述的系统或方法，其中，所述附加层包括电极层。
25.根据任一前述权利要求所述的系统或方法，还包括将所述第一夹层从所述锂金属移除。
26.根据任一前述权利要求所述的系统或方法，还包括将所述锂金属从所述第二夹层提起。
27.根据任一前述权利要求所述的系统或方法，其中，提起步骤利用真空设备执行。
28.根据任一前述权利要求所述的系统或方法，其中，所述提起步骤发生在所述切割步骤的30秒或更短时间内。
29.根据任一前述权利要求所述的系统或方法，还包括对所述不对称刀片应用超声处理。
30.根据任一前述权利要求所述的系统或方法，其中，所述夹层包括电池分隔件材料。
31.根据任一前述权利要求所述的系统或方法，其中，粘附步骤提供100N/m至2000N/m之间的粘合强度。
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